西華師范大學(xué)電子信息工程學(xué)院 江 敏

基于單片機(jī)的全自動(dòng)洗碗機(jī)的設(shè)計(jì)

西華師范大學(xué)電子信息工程學(xué)院 江 敏

本文提出了一種基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的全自動(dòng)洗碗機(jī)的設(shè)計(jì),主要運(yùn)用單片機(jī)微處理器去控制相應(yīng)的電磁閥門(mén),達(dá)到控制洗碗機(jī)的自動(dòng)進(jìn)水、循環(huán)洗碗、自動(dòng)出水;以及控制相應(yīng)的消毒電路、風(fēng)干電路等,實(shí)現(xiàn)一鍵式洗碗、消毒、烘干等功能.本文介紹了整個(gè)設(shè)計(jì)的硬件電路和軟件程序思路,旨在為全自動(dòng)洗碗機(jī)和智能家居的研究和發(fā)展提供參考.

單片機(jī);洗碗機(jī);智能家居

洗碗機(jī)是一種自動(dòng)清洗餐具的廚房設(shè)備,它的出現(xiàn)減輕了炊事員及家庭"煮夫"的勞動(dòng)強(qiáng)度,并且提高了相應(yīng)地工作效率.目前,洗碗機(jī)在歐美已經(jīng)廣泛用于普通家庭中.有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),在歐美主要國(guó)家,洗碗機(jī)的普及率已達(dá)到70%以上,幾乎是家家戶(hù)戶(hù)必備的廚房生活電器,由于洗碗機(jī)在中國(guó)的發(fā)展時(shí)間較短,家庭普及率很低[1].隨著科技和時(shí)代的進(jìn)步,人們追求生活的便利性也在增長(zhǎng),洗碗機(jī)必然受到當(dāng)代青年的追求.目前國(guó)外市面上的代表企業(yè)有SIEMENS,Miele,Whirlpool,TOSHIBA等,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的也有海爾、澳柯瑪?shù)绕放频南赐霗C(jī).目前國(guó)內(nèi)外的市場(chǎng),洗碗機(jī)具有很大的商業(yè)前景和活力.

1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)是一種基于單片機(jī)去實(shí)現(xiàn)自動(dòng)洗碗機(jī)的功能,實(shí)現(xiàn)一鍵操作整個(gè)過(guò)程.本設(shè)計(jì)的洗碗機(jī)主要過(guò)程包括自動(dòng)進(jìn)水、循環(huán)洗碗、自動(dòng)出水的功能,并能實(shí)時(shí)地顯示出當(dāng)前剩余的時(shí)間;另外,為了更好地實(shí)現(xiàn)生活的便利性,該系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了對(duì)碗筷等進(jìn)行紫外光消毒、風(fēng)干等功能.為了實(shí)現(xiàn)各部分的功能,本設(shè)計(jì)主要采用單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器的功能去控制時(shí)間變量.通過(guò)對(duì)時(shí)間變量的比較,達(dá)到控制洗碗機(jī)按照自動(dòng)進(jìn)水、自動(dòng)循環(huán)攪動(dòng)、自動(dòng)出水、風(fēng)干、消毒等程序順序執(zhí)行,從而實(shí)現(xiàn)一鍵啟動(dòng)洗碗機(jī)的簡(jiǎn)單操作流程.洗碗機(jī)整體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示.

圖1 洗碗機(jī)整體設(shè)計(jì)框圖

2.硬件設(shè)計(jì)

2.1 單片機(jī)小系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖2 單片機(jī)小系統(tǒng)電路圖

2.2 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用的數(shù)碼管是兩位一體的共陽(yáng)型八段數(shù)碼管,其引腳分別控制數(shù)碼管的位碼和數(shù)碼管的段碼.通過(guò)單片機(jī)對(duì)每位碼及段碼進(jìn)行編碼,即可完成相應(yīng)地位上顯示數(shù)字0~9.為了保證數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)電流,設(shè)計(jì)時(shí)在其段碼引腳加上74HC573鎖存器進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存,在其位碼上加上8550三極管進(jìn)行信號(hào)放大.數(shù)碼管電路設(shè)計(jì)圖如圖3所示.

圖3 數(shù)碼管電路設(shè)計(jì)圖

3.軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)按鍵一鍵啟動(dòng)洗碗的過(guò)程,其中包括自動(dòng)進(jìn)水、循環(huán)流動(dòng)、自動(dòng)出水且能夠循環(huán)執(zhí)行三次,并通過(guò)數(shù)碼管顯示當(dāng)前的剩余時(shí)間.程序主要通過(guò)單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器功能來(lái)完成設(shè)計(jì)的目的,定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的功能能實(shí)現(xiàn)時(shí)間的精確定時(shí),每次進(jìn)入中斷服務(wù)函數(shù)后變量計(jì)數(shù)值自增,多次控制相應(yīng)的數(shù)值增量次數(shù),即可完成任意時(shí)間的定時(shí)功能. 程序上比較當(dāng)前的全局變量的值,去實(shí)現(xiàn)不同的時(shí)間段完成相應(yīng)的自動(dòng)進(jìn)水、循環(huán)流動(dòng)、自動(dòng)出水的功能,且實(shí)時(shí)地顯示當(dāng)前剩余時(shí)間.程序流程圖如圖4所示.

圖4 程序流程圖

3.1 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器程序控制

本設(shè)計(jì)的程序軟件主要是依靠單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的功能去實(shí)現(xiàn)功能的要求.單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器在對(duì)固定時(shí)間間隔的內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)時(shí),作為定時(shí)器功能;在對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí),作為計(jì)數(shù)器功能,本設(shè)計(jì)采用的是其對(duì)固定時(shí)間間隔的內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)的定時(shí)器功能.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON的位控制決定了打開(kāi)的定時(shí)器以及相應(yīng)的功能設(shè)置;THx,TLx八位計(jì)數(shù)器構(gòu)成了十六位的加法計(jì)數(shù)器,當(dāng)加法計(jì)數(shù)器的初值被設(shè)置,用指令改變TMOD和TCON后,即可在下一個(gè)機(jī)器周期按照設(shè)定的方式自動(dòng)運(yùn)行.加法計(jì)數(shù)器在計(jì)滿(mǎn)溢出后才申請(qǐng)中斷,因此在對(duì)其賦初值時(shí),不能直接賦值所需要的值,而是計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的最大值與所需賦值的差值作為計(jì)數(shù)器的初值[2].本設(shè)計(jì)采用的是定時(shí)器T0工作在方式1下的定時(shí)計(jì)數(shù)功能,定時(shí)器T0初始化程序流程圖如圖5所示.

圖5 T0初始化程序流程圖

4.結(jié)論

綜上所述,本設(shè)計(jì)研究了一種基本單片機(jī)的自動(dòng)洗碗機(jī)的實(shí)現(xiàn).研究了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)洗碗機(jī)的硬件電路設(shè)計(jì),以及相應(yīng)的程序開(kāi)發(fā),并設(shè)計(jì)預(yù)留出排風(fēng)扇、紫外燈的電路接口,為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)洗碗機(jī)的洗碗、風(fēng)干、消毒等完整的功能提供系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路.本設(shè)計(jì)旨在提出自動(dòng)洗碗機(jī)的功能的實(shí)現(xiàn),為研究智能家居提供進(jìn)一步的研究.

[1]許容再.一款基于STM8S系列單片機(jī)的洗碗機(jī)控制器設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā),2014,(33).

[2]余錫存,曹?chē)?guó)華.單片機(jī)原理及接口技術(shù)( 第三版)[M].西安電子科技大學(xué)出版社,2016(6).